特表 2022-528560 電気化学的検知を組み込んだファイバーベースのセンサー

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-06-14

(54)【発明の名称】電気化学的検知を組み込んだファイバーベースのセンサー

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/30 20060101AFI20220607BHJP

   G01N 27/27 20060101ALI20220607BHJP

【ＦＩ】

G01N27/30 F

G01N27/27 C

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2021560193

(86)(22)【出願日】2020-03-31

(85)【翻訳文提出日】2021-10-21

(86)【国際出願番号】 GB2020050859

(87)【国際公開番号】W WO2020201741

(87)【国際公開日】2020-10-08

(31)【優先権主張番号】1904554.1

(32)【優先日】2019-04-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】519340400

【氏名又は名称】インペリアル・カレッジ・イノベーションズ・リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＩＭＰＥＲＩＡＬ ＣＯＬＬＥＧＥ ＩＮＮＯＶＡＴＩＯＮＳ ＬＩＭＩＴＥＤ

(74)【代理人】

【識別番号】110001656

【氏名又は名称】特許業務法人谷川国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ヤン，ガン－ゾン

(72)【発明者】

【氏名】アナスタソワ－イワノワ，サルジツァ

(72)【発明者】

【氏名】テメルクラン，ブラク

(72)【発明者】

【氏名】アブデラジズ，モハメド イー．エム．ケー

(72)【発明者】

【氏名】ソリン，ファビエン

(57)【要約】

電気化学フィラメントを含む電気化学センサーを含む細長部材を備えるセンサー（２０）であって、電気化学フィラメントは、細長部材の長さに沿って延在し、細長部材は、延伸可能な材料から形成されたファイバーを含み、センサーは、光透過性材料から形成された光フィラメントを含む光センサーをさらに備え得る。さらに、複数の電気化学的および任意選択で光学的なフィラメントが細長部材を通って延在し得、細長部材が、対象の分子の電気化学的かつ任意選択で光学的な検出を可能にするように機能化された露出領域を有する。
【選択図】図６ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気化学フィラメントを含む電気化学センサーを含む細長部材を備えるセンサーであって、前記電気化学フィラメントは前記細長部材の長さに沿って延在し、前記細長部材は、延伸可能な材料から形成されたファイバーを含む、センサー。

【請求項2】

前記細長部材の前記長さに沿って延在する光フィラメントを含む光センサーをさらに備える、請求項１に記載のセンサー。

【請求項3】

前記延伸可能な材料が、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン（ＡＢＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、ポリカーボネート合金（ＰＣ／ＡＢＳ、ＰＣ／ＰＭＭＡ）、ポリスルホン（ＰＳＵ）、ポリフェニルスルホン（ＰＰＳＵ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）などの延伸可能なアモルファス熱可塑性材料を含む、請求項１または２に記載のセンサー。

【請求項4】

前記電気化学センサーが、導電性フィラメントから形成されている、先行請求項のいずれか一項に記載のセンサー。

【請求項5】

前記光センサーが、光透過性フィラメントから形成されている、請求項２～４のいずれか一項に記載のセンサー。

【請求項6】

前記電気化学フィラメントが少なくとも１つの露出領域を含む、先行請求項のいずれか一項に記載のセンサー。

【請求項7】

前記光フィラメントが少なくとも１つの露出領域を含む、請求項２～６のいずれか一項に記載のセンサー。

【請求項8】

前記電気化学センサーが作用電極を含む、先行請求項のいずれか一項に記載のセンサー。

【請求項9】

前記細長部材が、基準センサーをさらに含み、前記基準センサーが基準電極を含む、先行請求項のいずれか一項に記載のセンサー。

【請求項10】

前記細長部材が補助センサーをさらに含み、前記補助センサーが補助電極を含む、先行請求項のいずれか一項に記載のセンサー。

【請求項11】

前記細長部材を通って延在する複数の電気化学的および任意選択で光学的なフィラメントを含み、前記細長部材は、遠位端に、かつ／または、前記細長部材の側面に、かつ／または、前記細長部材の内部に、１つ以上の露出領域を有し、前記１つ以上の露出領域は、対象の分子の電気化学的かつ任意選択で光学的な検出を可能にするように機能化されている、先行請求項のいずれか一項に記載のセンサー。

【請求項12】

電気化学センサーを含むセンサーを形成する方法であって、前記センサーが細長部材の長さに沿って延在するフィラメントを含み、
（ａ）母材を形成するための材料を選択するステップと、
（ｂ）電気化学センサー材料を前記母材に組み込むステップと、
（ｃ）前記母材を延伸して、前記細長部材および前記電気化学センサーを形成するステップと、を含む方法。

【請求項13】

前記母材を形成するために選択された前記材料が、延伸可能なアモルファス熱可塑性材料を含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記選択された材料が、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン（ＡＢＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、ポリカーボネート合金（ＰＣ／ＡＢＳ、ＰＣ／ＰＭＭＡ）、ポリスルホン（ＰＳＵ）、ポリフェニルスルホン（ＰＰＳＵ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）から選択される、請求項１２または１３に記載の方法。

【請求項15】

光センサー材料を前記母材に組み込むステップをさらに含む、請求項１２～１４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項16】

前記センサーまたは各センサーの表面を露出させるさらなるステップを含む、請求項１２～１５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項17】

前記母材が５～１００ｍｍの直径を有する、請求項１２～１６のいずれか一項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、センサーに関し、特に、限定されるものではないが、電気化学的検知を組み込んだファイバーベースのセンサーに関する。本発明は、光学的検知を組み込んだファイバーベースの電気化学センサーにも関する。

【0002】

電気化学センサー、または電気化学センサーおよび光センサーの双方がファイバー内に組み込まれているファイバーベースのセンサーは、特に医療分野での用途が考えられ得るが、その他の用途も想定される。このようなセンサーは、診断目的にも使用され得る。

【0003】

導電性素子をポリマーファイバーに導入することが知られている。しかし、そのような既知のセンサーでは、電気化学的要因と光学的要因の双方を検出するための測定を行うことはできない。

【0004】

本発明の第１の態様によれば、電気化学フィラメントを含む電気化学センサーを含む細長部材を備えたセンサーが提供され、電気化学フィラメントは細長部材の長さに沿って延在し、細長部材は、ファイバーを含み、ファイバーは延伸可能な材料から形成されている。

【0005】

電気化学フィラメントは、細長部材の長さに沿って完全に、または、部分的にのみ延在してよい。

【0006】

本発明により、細長部材の先端に電気化学センサーを有することが可能である。このような配置は、気管支、胃腸、小腸などの身体の部位にある精密で微少な粒子の濃度の検出に有益である。

【0007】

本発明の実施形態では、センサーは、細長部材の長さに沿って延在する光フィラメントを含む光センサーをさらに含む。

【0008】

電気化学的変数と光学的変数の双方を１つのセンサーで検知できる本発明のこのような実施形態は、電気化学的な分析物に加えて光学的に検出可能な分析物の検出における大きな利点から利益を得る。

【0009】

光フィラメントは、細長部材の長さに沿って完全に、または部分的にのみ延在してよい。

【0010】

細長部材が形成される延伸可能な材料は、例えば、延伸可能なポリマー材料を含んでよい。広範な適切な材料が存在し、本発明の実施形態では、ファイバーは、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン（ＡＢＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、ポリカーボネート合金（ＰＣ／ＡＢＳ、ＰＣ／ＰＭＭＡ）、ポリスルホン（ＰＳＵ）、ポリフェニルスルホン（ＰＰＳＵ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）などの延伸可能なアモルファス熱可塑性材料から延伸される。

【0011】

延伸可能な材料から形成されたファイバーを含むセンサーを有することの利点は、センサーの長さおよび寸法を容易に調整して、適切な寸法を有するセンサーを実現し得ることである。

【0012】

電気化学センサーは、任意の適切な材料から形成してよく、本発明の実施形態では、電気化学センサーは、導電性フィラメントから形成される。

【0013】

導電性フィラメントは、アモルファス金属もしくはポリマーでよく、または、結晶性の金属もしくはポリマーでよい。

【0014】

本発明の一実施形態では、電気化学センサーを形成するための適切な材料の例は、炭素を含む。

【0015】

本発明の他の実施形態では、電気化学センサーは、炭素などのナノ粒子、またはカーボンＭＴもしくはＰｔＭＴなどのナノチューブ、またはこれらの材料の組み合わせを装填することによって導電性となるアモルファスまたは結晶性の金属またはポリマーを含む。

【0016】

他の適切な、適切な金属には、Ｐｔ、Ｉｒ、金、これらの材料の合金、ならびに他の類似の材料および合金が含まれる。

【0017】

光センサーは、任意の適切な材料から形成してよく、本発明の実施形態では、光センサーは、光透過性フィラメントから形成される。

【0018】

本発明の実施形態では、光センサーは、ポリカーボネート（ＰＣ）、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）などの光透過性ポリマーから形成される。

【0019】

適切なポリマーは、光透過性であるだけでなく、光透過性ポリマーを含むシリカファイバーを形成するために、シリコーンなどの別の材料と共延伸されることに適合しなくてはならない。

【0020】

本発明の実施形態では、光センサーは、所定の波長の光を透過させるポリマーから形成される。所定の波長は、検出される特定の分析物、および分析物を検出するために使用される染料に応じて変化する。

【0021】

代替的に、光センサーは、シリカファイバーから形成されてよい。

【0022】

本発明の実施形態では、センサーは、複数の電気化学センサーおよび複数の光センサーを含む。

【0023】

本発明のそのような実施形態では、電気化学センサーの各々は、電気化学センサーを参照して本明細書に記載された材料の１つ以上を含む電気化学フィラメントから形成されてもよく、光センサーの各々は、光センサーを参照して本明細書に記載された材料の１以上を含む光フィラメントから形成されてよい。

【0024】

本発明の実施形態では、各電気化学および光フィラメントは、少なくとも１つの露出領域を含む。換言すると、フィラメントの各々は、細長部材内に囲まれていない領域を含む。

【0025】

露出領域は、細長部材の任意の都合の良い部分に配置してもよく、例えば、細長部材の一端、または、細長部材の側部にあってよい。露出領域の位置は、センサーが置かれる用途によって決定されよう。

【0026】

センサーは、細長部材の先端、細長部材の側面の様々な位置、および／または、ファイバーのくぼみ内の内側などの任意の都合の良い場所に配置されてよい。

【0027】

センサーが複数の位置にあることによって、検知領域が大きくなり、センサーを１つの場所にのみ配置する場合よりも広い領域にわたって試験と検出を実行できるようになる。

【0028】

例えば、ファイバー内などのファイバーに沿った複数の異なる位置にセンサーを配置することのさらなる利点は、検知膜が保護され、生物付着が回避されることである。したがって、センサーの寿命が延びる。

【0029】

本発明の実施形態では、電気化学センサーは作用電極を含む。このような電極は、電気化学的測定を行うために使用してよい。

【0030】

本発明の実施形態では、細長部材は、基準センサーをさらに含み、その基準センサーは、基準電極を含む。

【0031】

次に、作用電極と基準電極の双方を使用して測定を行ってよい。

【0032】

本発明の実施形態では、細長部材は、補助センサーをさらに含み、その補助センサーは、補助電極を含む。

【0033】

本発明のそのような実施形態では、センサーを相互に使用して、適切な測定を行ってよい。

【0034】

本発明の実施形態では、センサーが、細長部材を通って延在する複数の電気化学的および任意選択で光学的なフィラメントを含んでよく、細長部材は、遠位端に、かつ／または、細長部材の側面に、かつ／または、細長部材の内部に、１つ以上の露出領域を有し、１つ以上の露出領域は、対象の分子の電気化学的かつ任意選択で光学的な検出を可能にするように機能化されている。

【0035】

本発明のそのような実施形態によって、細長部材を形成する単一のファイバーを介して電気的接続が提供され得るセンサーを提供することが可能である。これは、必要な電極のすべてが、ファイバーの形態である細長部材内に形成され得るためである。

【0036】

１つ以上の電気化学的センサーは、検知カクテルの電気化学的堆積によって調製されてよい。検知カクテルは、任意の適切な溶液でよく、例えば、グルコース、乳酸塩、ピルビン酸塩、過酸化水素、ドーパミン、ｐＨ、ナトリウム、またはカリウムを検知するための適切な溶液でよい。

【0037】

１つ以上の光センサーは、適切な染料を組み込んだ検知膜が固定化される精密なニードルドロップ鋳造法を使用して調製されてよい。

【0038】

本発明の第２の態様によれば、電気化学センサーを含むセンサーを形成する方法が提供され、センサーが細長部材の長さに沿って延在するフィラメントを含み、当該方法は、
（ａ）母材を形成するための材料を選択するステップと、
（ｂ）電気化学センサー材料を母材に組み込むステップと、
（ｃ）母材を延伸して、細長部材および電気化学センサーを形成するステップと、を含む。

【0039】

母材を形成するために選択される材料は、任意の都合の良い材料であってよく、本発明の実施形態では、材料は延伸可能なアモルファス熱可塑性材料を含む。

【0040】

本発明の実施形態において、選択された材料が、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン（ＡＢＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、ポリカーボネート合金（ＰＣ／ＡＢＳ、ＰＣ／ＰＭＭＡ）、ポリスルホン（ＰＳＵ）、ポリフェニルスルホン（ＰＰＳＵ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）から選択される。

【0041】

本発明の実施形態では、この方法は、母材を形成する材料を選択するステップの後、導電性金属および任意選択で光センサー材料を母材に組み込むさらなるステップを含む。

【0042】

電気化学センサー材料を母材に組み込むステップは、光センサー材料を母材に組み込むステップの前に、該ステップの後で、または、該ステップと同時に行ってよい。

【0043】

電気化学センサー材料および光センサー材料は、任意の都合の良い方法によって母材に組み込んでよい。適切な方法は、
延伸工程中に適切な材料を母材内に同時供給することと、
適切な材料を母材と一緒に延伸することと、を含む。

【0044】

母材は、任意の都合の良い方法で形成してよい。このような方法の例は、真空中での熱可塑性ペレットのホットプレス、注型成形、または射出成形、積層造形技術（３Ｄプリント）の使用、市販のロッドまたはバーの直接的な加工、ならびに／または、熱可塑性シート／フィルムの圧延および母材への固化、を含む。

【0045】

母材は、上記の種類の方法の１つまたは組み合わせによって形成されてよい。

【0046】

母材が製造され、適切な材料が母材に組み込まれると、延伸工程が行われてよい。

【0047】

本発明の実施形態では、母材は、直径が５～１００ｍｍの寸法を有する微細母材である。

【0048】

本発明の実施形態では、母材の断面は、延伸工程全体を通して実質的に変化しないままである。これは、結果として得られるセンサーの断面が、延伸工程が開始される前の母材の断面と実質的に同じであることを意味する。

【図面の簡単な説明】

【0049】

ここで、本発明は、以下の添付図面を参照して、例示としてのみさらに説明される。

【図1】図１は、イオン検知のための本発明の第１の実施形態を示す概略図である。

【図2】図２は、酵素検知に適した本発明の第２の実施形態の概略図である。

【図3】図３は、親和性に基づく検知のための本発明の第３の実施形態の概略図である。

【図4】図４は、イオン検知と酵素検知の双方に適した本発明の第４の実施形態の概略図である。

【図5】図５は、イオン、酵素、および親和性に基づく生物検知を検知するように適合されたセンサーを含む本発明の第５の実施形態の概略図である。

【図6a】図６ａは、センサーを制御モジュールに接続するＰＣＢインターフェースを示す、本発明のさらなる実施形態の概略図である。

【図6b】図６ｂは、センサーを制御モジュールに接続するＰＣＢインターフェースを示す、本発明のさらなる実施形態の概略図である。

【図7a】図７ａは、本発明の実施形態における選択的ファイバー機能化の工程を示す概略図である。

【図7b】図７ｂは、本発明の実施形態における選択的ファイバー機能化の工程を示す概略図である。

【図7c】図７ｃは、本発明の実施形態における選択的ファイバー機能化の工程を示す概略図である。

【図8】図８は、センサーが当該センサーの一端で露出している本発明の別の実施形態を示す概略図である。

【図9】図９は、センサーがカテーテルを含む本発明のさらに別の実施形態の概略図である。

【図10】図１０は、本発明の実施形態において、センサーがファイバー内の異なる位置にどのように置かれ得るかを示す概略図である。

【図11】図１１は、本発明の実施形態において、センサーがファイバー内の異なる位置にどのように置かれ得るかを示す概略図である。

【図12】図１２は、本発明の実施形態において、センサーがファイバー内の異なる位置にどのように置かれ得るかを示す概略図である。

【図13】図１３は、本発明の実施形態において、センサーがファイバー内の異なる位置にどのように置かれ得るかを示す概略図である。

【図14】図１４は、検知と一体化された操縦可能なカテーテルを含む本発明のさらなる別の実施形態の概略図である。

【0050】

図１を参照すると、本発明の第１の実施形態によるセンサーは、概して、参照番号２によって示されている。センサー２は、延伸可能な材料から形成された単一のファイバーの形態である。延伸可能な材料は、延伸可能なポリマー材料を含んでよい。適切な材料は、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン（ＡＢＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、ポリカーボネート合金（ＰＣ／ＡＢＳ、ＰＣ／ＰＭＭＡ）、ポリスルホン（ＰＳＵ）、ポリフェニルスルホン（ＰＰＳＵ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）などのアモルファス熱可塑性材料を含む。

【0051】

センサー２は複数のフィラメント４を含み、本実施形態では、センサーは、４つの電気化学フィラメント４と、基準フィラメント６と、を含む。電気化学フィラメント４の各々は、イオン作用電極を含み、白金－イリジウム合金から形成されてよい。基準フィラメント６は、イオン基準電極であり、ステンレス鋼から形成されている。

【0052】

ここで図２に目を向けると、本発明の第２の実施形態によるセンサーは、概して、参照番号２０によって示されている。本実施形態では、センサーは、ここでもファイバーから形成されており、ファイバー自体が延伸可能な材料から形成されている。適切な材料は、図１の実施形態を参照して上述したものと同一である。

【0053】

センサー２０はアンペロメトリーセンサーであり、それゆえ、乳酸、グルコース、ピルビン酸などの代謝物を検知および測定するように適合されている。センサー２０は、３つの電気化学フィラメント８を含み、これらの各々は、白金から形成された酵素作用電極を含む。センサーは、同じく白金から形成された酵素対極または補助電極であるフィラメント１０をさらに含む。最後に、センサー２０は、ステンレス鋼から形成された電気化学的基準電極であるフィラメント１２を含む。

【0054】

ここで図３に目を向けると、本発明の第３の実施形態によるセンサーは、概して、参照番号３０によって示されている。また、このセンサーは、図１および図２を参照して上述した種類の延伸可能な材料から形成されたファイバーから形成されている。センサー３０は、親和性に基づくセンサーである。親和性に基づくセンサーは、分析物の濃度に比例する信号変換器とインターフェースする、抗体、受容体タンパク質、生体模倣材料、またはＤＮＡなどの生体認識要素から構成された分析装置である。センサー３０は電気化学フィラメント１４をさらに含み、電気化学フィラメント１４は、抗原／抗体（ＡＰＴＡＭＥＲ）検出に基づく生物マーカーセンサーであり、かつ、作用電極である。電極は、ポリカーボネートを装填したカーボンナノチューブから形成されている。センサー３０は、白金から形成された対極または補助電極の形態であるフィラメント１６と、ステンレス鋼から形成された基準電極であるフィラメント１８と、をさらに含む。

【0055】

本発明の第４の実施形態によるセンサー４０は、図４に概略的に示されている。センサー４０は、図１～図３を参照して上述したように、延伸可能な材料から形成されたファイバーである。センサー４０は、イオンおよび酵素を測定および分析するように適合されている。センサー４０は、各々が白金から形成された酵素作用電極を含む３つのファイバー１００と、同じく白金から作られた酵素対極、または、補助電極であるフィラメント１１０と、を含む。センサー４０は、各々が白金－イリジウム合金から形成されたイオン作用電極を含む４つのフィラメント１２０と、ステンレス鋼から形成されたイオン基準電極１３０と、をさらに含む。最後に、センサー４０は、ステンレス鋼から形成された酵素基準電極１４０を含む。

【0056】

ここで図５を参照すると、センサー５０を含む本発明の第５の実施形態が示されている。センサー５０は、図１～図４を参照して上述した種類の延伸ファイバーから形成されている。センサー５０は、イオンおよび酵素を測定および分析するように適合されており、かつ、単一のファイバー内で親和性に基づく生物検知を実行するように適合されている。センサー５０は、ステンレス鋼から形成されたイオン基準電極１５０と、白金－イリジウム合金から形成されたイオン作用電極１６０と、ステンレス鋼から形成された酵素基準電極１７０と、白金から形成された酵素作用電極１８０と、同じく白金から形成された酵素対極、または、補助電極１９０と、を含む。センサー５０は、ポリカーボネートが装填されたカーボンナノチューブから作られた生物マーカーセンサー２００をさらに含む。この生物マーカーセンサー２００は、抗原／抗体（ＡＰＴＡＭＥＲ）検出作用電極に基づいている。

【0057】

また、酵素作用電極１８０および酵素対極１９０は、生物マーカーおよび／または細菌を検知するために使用されてよい。

【0058】

ここで図６ａおよび図６ｂに目を向けると、ファイバーＰＣＢインターフェースが概略的に示されている。本実施形態では、センサー２０は、図２に示され、かつ、上述された種類であるが、本発明の任意の実施形態によるセンサーは、図６ａおよび図６ｂに示されるように、ＰＣＢインターフェースを使用して接続されてよい。

【0059】

図６ａおよび図６ｂに示されるように、センサー２０は、例えば分析器（図示せず）へセンサー２０を電気的に接続するために、ＰＣＢボード６０に接続されてよい。

【0060】

フィラメント８、１０、１２の各々の端部は、適切な電気的接続を実現するために、ＰＣＢボード６０の適切な部分にはんだ付けされてよい。

【0061】

ここで図７ａ～図７ｃに目を向けると、選択的ファイバー機能化の工程が概略的に示されている。

【0062】

図示するように、本発明の実施形態によるセンサーは、本発明の実施形態によるセンサー２００を含み、このセンサー２００は、前の実施形態を参照した上記のように延伸可能な材料から形成されたファイバーを含む。センサー２００は、以下に説明するようにセンサーとして機能するフィラメント２２０を含む。センサー２００は、容器７２内の溶液７０に挿入される。溶液７０は、センサーが適切に校正され得るように、所定の濃度を有する所定の化合物から形成される。

【0063】

図７ｂは、プローブ２０の一部を形成するフィラメント２２０をより詳細に示している。センサー２２０の各々は、プローブが置かれる使途に応じて調製される。

【0064】

イオン選択センサーの場合、センサーは、最初に洗浄および乾燥され、次に、白金２３０などの材料が、例えば、ナノ粒子堆積を使用して適用される。このような工程により、センサーの表面積が増加し、センサーの感度が高くなることにつながり得る。

【0065】

図７ｃは、ファイバーが、各検知先端上のいくつかの異なる層２３０、２４０でどのように機能化され得るかを示している。

【0066】

さらなる層を堆積してよく、その層は検知膜を含む。イオン検知膜には、ニトロフェニルオクチルエーテルなどのイオンサイト、ｐＨ、ナトリウム、カリウム、カルシウム、鉛、鉄、マグネシウムなどの対象のイオンに特有のイオン泳動、ポリ塩化ビニルなどの可塑剤、テトラヒドロフランなどの溶媒が含まれている。

【0067】

このような混合物（またはカクテル）を、センサーに堆積させ、一晩乾燥させることができる。

【0068】

このステップに続いて、膜は調整または充電される。このような工程の間に、試験される分析物の低濃度と高濃度が膜にさらされるため、センサーは必要な対象範囲内で高感度になり得る。

【0069】

代謝物を検知するように適合されたセンサーの場合、膜は、対象の分析物に感受性のある酵素から調製されてよく、また、その酵素は、グルタルアルデヒドを使用してウシ血清アルブミンに架橋されてよい。

【0070】

ポリウレタンなどの生体適合性膜層のいくつかの層は、センサーを保護し、かつ、センサーがプローブ２００の寿命中に適切に応答することを可能にするために、これらの工程の後に堆積されてよい。

【0071】

ここで図８に目を向けると、本発明の別の実施形態によるセンサー３００の一部の概略図が示されている。センサー３００は、電気化学センサー、光センサー、またはこれら２つの組み合わせであり得る複数のフィラメント、もしくは、ワイヤ３１０を含む。本実施形態のセンサーは、センサー３００の一端で露出している。図８に示されるセンサーは、図７ａ～図７ｃを参照して上で説明したように機能化され得る。

【0072】

図９では、本発明の別の実施形態は、概して、参照番号４００によって示されている。本実施形態では、センサー４００は、カテーテルまたはドレーンとして使用するように適合されている。本実施形態では、センサー４００は、ファイバー４１０から形成され、ファイバー４１０は、中央チャネルの形態の腹腔外ドレーンであり得るドレーン４２０を有し、かつ、ファイバー４１０を通って軸方向に延在する。チャネル４２０は、帯の形態のファイバー壁４３０によって規定されている。ドレーン４２０は、薬物を送達するために使用されてよい。ファイバー壁に形成されるのは、本実施形態ではファイバー４１０の一端で露出されるセンサーを含む複数のフィラメント４４０である。フィラメント４４０から形成されたセンサーは、例えば、感染、敗血症、または炎症の精密な連続監視を可能にするために、図７ａ～図７ｃを参照して上で説明したように機能化されてよい。

【0073】

ここで図１０から図１３に目を向けると、本発明のさらなる実施形態が示されている。図示された実施形態の各々において、センサーは、それぞれファイバー５００、５１０、５２０、および５３０を含む。本発明の各実施形態では、センサーは、それぞれ複数のフィラメント４４０、４５０、４６０、および４７０を含む細長いファイバーから形成されている。実施形態の各々において、フィラメントは、それぞれのファイバーの一端で露出されており、またファイバーの片側のみに配置されている。フィラメント５４０、５４０、５６０および５７０の各々は、それぞれのファイバーの一端で露出している。さらに、図１１、図１２、および図１３に示される実施形態の各々において、ファイバーの曲面の部分６００に沿って同じく露出されているフィラメント５８０が存在する。

【0074】

ここで図１４に目を向けると、本発明の別の実施形態が示されている。本実施形態では、センサーは、延伸ファイバー７１０の形態の細長部材から形成されたカテーテル７００を含み、延伸ファイバー７１０の中にフィラメント７２０の形態のセンサーが形成されている。センサーは、ファイバー７１０に沿って一体化され、かつ操縦可能なカテーテルと一体化され得る検知部品を提供する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6a】

【図6b】

【図7a】

【図7b】

【図7c】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【国際調査報告】